蛋白質設計是新蛋白質分子的合理設計，旨在設計新的活性，行為或目的，并增進對蛋白質功能的基本了解。可以從頭開始設計蛋白質（從頭設計），也可以通過對已知蛋白質結構及其序列進行計算得出的變體進行設計（稱為蛋白質重新設計）。合理的蛋白質設計方法可以預測蛋白質序列，并將其折疊成特定的結構。然后可以通過諸如肽合成，定點誘變或人工基因合成等方法對這些預測序列進行實驗驗證。
合理的蛋白質設計可以追溯到1970年代中期。然而，最近，有許多成功的合理設計水溶性乃至跨膜肽和蛋白質的例子，部分原因是由于人們對有助于蛋白質結構穩定性的不同因素有了更好的了解，并開發了更好的計算方法。